Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

Visualisation des procédures de collecte de données sur le terrain des évaluations de l’exposition et des biomarqueurs pour l’essai du réseau d’intervention sur la pollution atmosphérique domestique en Inde

Published: December 23, 2022 doi: 10.3791/64144
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 3, *4, 5, 3, 6, 6, 5, 6, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 5, 12, 5, 1
1Department of Environmental Health Engineering, ICMR Center for Advanced Research on Air Quality, Climate and Health, Faculty of Public Health, Sri Ramachandra Institute of Higher Education and Research (Deemed University), 2Division of Environmental Health Sciences, University of California, Berkeley, 3Berkeley Air Monitoring Group, 4Division of International Epidemiology and Population Studies, National Institutes of Health, 5Gangarosa Department of Environmental Health, Rollins School of Public Health, Emory University, 6Department of Environmental and Radiological Health Sciences, Colorado State University, 7Department of Biostatistics and Informatics, Rollins School of Public Health, Emory University, 8Department of Disease Control, Faculty of Infectious and Tropical Diseases, London School of Hygiene and Tropical Medicine, 9Department of Global Health & Population, Harvard, T.H. Chan School of Public Health, 10Cardiovascular Division, Washington University School of Medicine, Washington University, 11Centro de Estudios en Salud, Universidad del Valle de Guatemala, 12Division of Pulmonary and Critical Care, School of Medicine, Johns Hopkins University
* These authors contributed equally

Summary

Nous détaillons les procédures cohérentes et de haute qualité utilisées tout au long des processus d’échantillonnage aérien et biologique sur les sites de terrain indiens au cours d’un vaste essai contrôlé randomisé. Les connaissances recueillies grâce à la supervision des applications de technologies innovantes, adaptées à l’évaluation de l’exposition dans les régions rurales, permettent de meilleures pratiques de collecte de données sur le terrain avec des résultats plus fiables.

Abstract

Ici, nous présentons une représentation visuelle des procédures standard pour collecter des données au niveau de la population sur les expositions personnelles à la pollution de l’air domestique (HAP) à partir de deux sites d’étude différents dans un environnement aux ressources limitées du Tamil Nadu, en Inde. Les particules PM 2,5 (particules de diamètre aérodynamique inférieur à2,5 microns), le monoxyde de carbone (CO) et le carbone noir (BC) ont été mesurés chez les femmes enceintes (M), les autres femmes adultes (OAW) et les enfants (C) à divers moments sur une période de 4 ans. En outre, des mesures de l’utilisation des fourneaux (SUM) à l’aide de thermomètres enregistreurs de données et de mesures de la pollution atmosphérique ambiante ont été effectuées. De plus, la faisabilité de la collecte d’échantillons biologiques (taches d’urine et de sang séché [DBS]) auprès des participants à l’étude sur le terrain a été démontrée avec succès. Sur la base des résultats de cette étude et des études antérieures, les méthodes utilisées ici ont amélioré la qualité des données et évité les problèmes liés à la pollution de l’air domestique et à la collecte d’échantillons biologiques dans des situations où les ressources sont limitées. Les procédures établies peuvent constituer un outil éducatif et une ressource précieux pour les chercheurs qui mènent des études similaires sur la pollution atmosphérique et la santé en Inde et dans d’autres pays à revenu faible ou intermédiaire (PRFI).

Introduction

À l’échelle mondiale, l’exposition à la pollution de l’air domestique (HAP), principalement due à la cuisson à combustible solide, est une cause majeure de morbidité et de mortalité 1,2,3. La cuisson et le chauffage avec des combustibles solides (biomasse - comme le bois, le fumier, les résidus de culture et le charbon) sont répandus dans les pays à revenu faible et intermédiaire (PRFI), ce qui pose divers problèmes sanitaires, environnementaux et économiques. Les PM 2,5 sont un « tueur silencieux », se produisant à la fois à l’intérieur et à l’extérieur 4,5. La qualité de l’air intérieur en Inde est souvent considérablement pire que la qualité de l’air extérieur, et elle a attiré suffisamment d’attention pour être considérée comme un danger majeur pour la santé environnementale4. Le manque de données quantitatives sur l’exposition fondées sur des mesures a entravé les évaluations mondiales de la charge de morbidité (GBD) liées au HAP 6,7.

La recherche actuelle ignore souvent que la mesure de l’exposition aux HAP est compliquée et varie en fonction de nombreux facteurs, notamment le type de combustible, le type de poêle et l’utilisation mixte de nombreux poêles propres et sales, un phénomène connu sous le nom d’empilement de poêles. D’autres influences sur l’exposition comprennent la quantité de combustible consommée, les niveaux de ventilation de la cuisine, le temps passé à proximité de la cuisinière, l’âge et le sexe8. Le plus largement mesuré et sans doute le meilleur indicateur de l’exposition aux HAP est les PM2,5; cependant, en raison d’un manque d’instruments abordables, conviviaux et fiables, la mesure des particules fines (PM2,5) a été particulièrement difficile.

Diverses études ont rapporté avoir mesuré le niveau de polluants atmosphériques uniques ou multiplesà l’aide de différentes méthodes 8,9,10,11,12. Ces dernières années, des capteurs relativement peu coûteux capables de mesurer ces polluants dans des environnements intérieurs et ambiants ont fait leur apparition. Cependant, tous ces capteurs ne sont pas viables pour le travail sur le terrain pour diverses raisons, notamment les coûts de maintenance, les défis de déploiement, les problèmes de comparabilité avec les méthodes de mesure conventionnelles, les ressources humaines limitées pour valider ces capteurs par rapport aux méthodes de référence, la difficulté des contrôles réguliers de la qualité des données (via le cloud) et les installations de dépannage décentralisées limitées ou inexistantes. Bon nombre des études avec ces types de mesures les ont utilisées comme approximation de l’exposition ou en combinant des mesures environnementales avec la reconstruction de l’exposition à l’aide d’évaluations de l’activité temporelle 8,9,12,13,14.

La surveillance personnelle - dans laquelle un moniteur est effectué ou par un individu dans l’espace et le temps - peut mieux capturer leur « vraie » exposition totale. Les études qui mesurent l’exposition personnelle ne communiquent souvent que brièvement leurs protocoles exacts, souvent dans des documents supplémentaires aux manuscrits scientifiques 9,12,13,14,15. Bien que les techniques détaillées dans ces études fournissent une solide idée générale de la méthodologie d’échantillonnage, il y a souvent une absence des spécificités des étapes de collecte des données sur le terrain12,16.

De nombreuses caractéristiques supplémentaires, en plus des concentrations de polluants, peuvent être surveillées dans ces résidences. La surveillance de l’utilisation des fourneaux, une méthode d’évaluation de la durée et de l’intensité de l’utilisation des appareils électroménagers, est un élément important de nombreuses évaluations récentes de l’impact et de l’exposition16,17,18,19. Bon nombre de ces moniteurs se concentrent sur la mesure de la température au point de combustion ou à proximité de ceux-ci sur les cuisinières. Bien que des thermocouples et des thermistances soient utilisés, il y a un manque de protocoles de fonctionnement pour les moniteurs, y compris la meilleure façon de les mettre sur les cuisinières pour saisir la variabilité des habitudes d’utilisation des cuisinières.

De même, la biosurveillance est un outil efficace pour évaluer les expositions environnementales, bien que plusieurs facteurs influencent le choix d’une matrice biologique optimale20. Dans des circonstances idéales, le prélèvement d’échantillons doit être non ou peu invasif. Les méthodes employées devraient assurer une facilité de manipulation, un transport et un entreposage non restrictifs, une bonne correspondance entre le biomarqueur proposé et la matrice biologique, un coût relativement faible et aucune préoccupation éthique.

Le prélèvement d’échantillons d’urine présente des avantages majeurs pour la biosurveillance. Comme pour d’autres techniques de prélèvement d’échantillons, il existe une gamme de méthodes potentielles. La collecte d’urine vide de 24 heures peut être fastidieuse pour les participants, ce qui entraîne une non-observance du prélèvement d’échantillons20,21. Dans de tels cas, des échantillons ponctuels, des vides du premier matin ou d’autres échantillons « pratiques » sont recommandés. Le volume d’urine recueilli peut être un inconvénient majeur lors de la collecte d’échantillons ponctuels, entraînant une variabilité des concentrations de produits chimiques endogènes et exogènes. Dans ce cas, l’ajustement à l’aide des concentrations de créatinine urinaire est une méthode couramment utilisée pour les corrections de dilution22.

Un autre échantillon biologique couramment recueilli est le sang veineux. Les échantillons de sang veineux sont souvent difficiles à obtenir pour la biosurveillance; Ils sont intrusifs, suscitent la peur et nécessitent une manipulation, un stockage et un transport appropriés des échantillons. Une autre approche utilisant des gouttes de sang séché (DBS) peut être utile pour prélever des échantillons chez les adultes et les enfants à des fins de biosurveillance23.

Il existe un écart important dans la littérature entre la simple description des méthodes sur le terrain et la publication d’instructions détaillées et reproductibles sur l’utilisation et le déploiement des moniteurs qui reflètent la véritable complexité de la collecte de données sur le terrain d’échantillons de qualité garantie24,25. Certaines études ont décrit des procédures opérationnelles normalisées (PON) pour mesurer les polluants atmosphériques (intérieurs et ambiants) et surveiller l’utilisation des fourneaux.

Cependant, les étapes essentielles derrière la mesure sur le terrain, le soutien en laboratoire et le transport des instruments de surveillance et des échantillons sont très rarement décrites 8,11,25. Les défis et les limites de la surveillance sur le terrain dans les milieux à ressources élevées et faibles peuvent être correctement saisis par vidéo, ce qui pourrait compléter les procédures opérationnelles écrites et fournir une méthode plus directe pour montrer comment les dispositifs et les techniques d’échantillonnage et d’analyse sont exécutés.

Dans l’essai contrôlé randomisé HAPIN (Household Air Pollution Intervention Network), nous avons utilisé des protocoles vidéo et écrits pour décrire les procédures de mesure de trois polluants (PM2,5, CO et BC), pour la surveillance de l’utilisation des fourneaux et pour la collecte d’échantillons biologiques. HAPIN implique l’utilisation de protocoles harmonisés qui exigent le strict respect des POS afin de maximiser la qualité des données provenant d’échantillons prélevés à plusieurs points temporels sur quatre sites d’étude (au Pérou, au Rwanda, au Guatemala et en Inde).

Les critères de conception de l’étude, de sélection du site et de recrutement sont décrits plus haut24,26. L’essai HAPIN a été mené dans quatre pays ; Clasen et coll. ont décrit en détail les paramètres de l’étude26. Chaque site d’étude a recruté 800 ménages (400 interventions et 400 témoins) avec des femmes enceintes âgées de 18 à 35 ans, qui sont de 9 à 20 semaines de gestation, utilisent la biomasse pour cuisiner à la maison et sont non-fumeuses. Dans un sous-ensemble de ces ménages (~120 par pays), d’autres femmes adultes ont également été inscrites à cette étude.

Après le recrutement, huit visites au total ont été effectuées. La première, au départ (LB), a eu lieu avant la randomisation. Les sept suivants ont été séparés avant la naissance (à 24-28 semaines de gestation [P1], 32-36 semaines de gestation [P2]), à la naissance (B0) et après la naissance (3 mois [B1], 6 mois [B2], 9 mois [B3] et 12 mois [B4]). Pour M, il y a eu trois évaluations (BL, P1 et P2), pour les OAW, six évaluations (BL, P1, P2, B1, B2 et B4) et pour C, quatre évaluations (B0, B1, B2 et B4) ont été effectuées. À B0, des évaluations de biomarqueurs et de santé ont été effectuées, tandis que seules des évaluations de santé ont été effectuées lors de la visite B3.

Les quatre pays ont suivi des protocoles identiques. Dans ce manuscrit, nous décrivons les étapes suivies en Inde. L’étude a été réalisée à deux endroits au Tamil Nadu: Kallakurichi (KK) et Nagapattinam (NP). Ces sites sont situés entre 250 et 500 kilomètres de l’installation de recherche principale du Département d’ingénierie de la santé environnementale de l’Institut Sri Ramachandra d’enseignement supérieur et de recherche (SRIHER) à Chennai, en Inde. La complexité des protocoles de collecte de données sur le terrain exige le déploiement de nombreux membres du personnel ayant des niveaux de compétences et d’antécédents variables.

Nous présentons une représentation écrite et visuelle des étapes de l’estimation des échantillons micro-environnementaux et d’exposition personnelle chez les femmes enceintes (M), les femmes autres / plus âgées (OAW) et les enfants (C) aux particules fines, au monoxyde de carbone (CO) et au carbone noir (BC). Des protocoles sur le terrain pour (1) la surveillance de la qualité de l’air ambiant avec des moniteurs de référence et des capteurs à faible coût, (2) la surveillance à long terme de l’utilisation des fourneaux à gaz de pétrole conventionnels et liquéfiés, et (3) la collecte d’échantillons biologiques (urine et DBS) pour la biosurveillance sont également présentés. Cela comprend les méthodes de transport, de stockage et d’archivage des échantillons environnementaux et biologiques.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Le comité d’éthique institutionnelle de l’Institut d’enseignement supérieur et de recherche Sri Ramachandra (IEC-N1/16/JUL/54/49), le comité d’examen institutionnel de l’Université Emory (00089799) et le comité de sélection du ministère de la Santé du Conseil indien de la recherche médicale (5/8/4-30/(Env)/ Indo-US/2016-NCD-I) ont approuvé l’essai HAPIN. L’essai HAPIN est identifié comme NCT02944682 le clinicaltrials.gov. Des consentements éclairés écrits ont été recueillis auprès des participants à l’étude avant leur participation et l’étude a été menée conformément aux lignes directrices éthiques.

REMARQUE : Les formulaires de déclaration de cas (CRF) administrés pendant l’échantillonnage et la collecte des données sont disponibles dans la base de données RedCap, stockée à l’Université Emory, et sont maintenus avec l’accord de partage des données entre tous les collaborateurs, qui peut être fourni aux lecteurs sur demande.

1. Instruments et matériaux

  1. Utiliser les instruments suivants pour la surveillance de la pollution atmosphérique : une microbalance pour le pesage des filtres, pour l’échantillonnage microenvironnemental/personnel - MicroPEM (ECM) amélioré pour les enfants pour les PM 2,5, un transmissomètre optique pour la mesure du carbone noir (BC), des enregistreurs de données pour les balises CO et Bluetooth, des enregistreurs de balises pour la mesure indirecte des PM 2,5 (pendant chaque visite - BL, P1, P2, B1, B2 et B4), un moniteur gravimétrique et néphélométrique combiné pour les PMambiantes 2,5 mesures et enregistreurs de température pour surveiller l’utilisation du poêle.
  2. Utilisez les instruments suivants pour la biosurveillance : des sacs isothermes et des sacs de vaccins pour l’expédition d’échantillons biologiques, des cartes d’économie de protéines, des cartes d’indicateurs d’humidité, une lancette pour adultes, une lancette de sécurité pour nourrissons et des tubes capillaires (40 μL).

2. Conditionnement et pesage des filtres

  1. Utilisez des gants propres et sans poudre pour manipuler les filtres. Vérifiez les filtres (taille des pores de 2 μm, 15 et 47 mm de diamètre) à l’aide d’un caisson lumineux et placez les filtres vérifiés dans un filtreur nettoyé dans une pièce climatisée (19-23 °C et 35%-45% d’humidité relative [HR]) pendant 24 h.
  2. Placez un morceau de papier d’aluminium propre sur le bureau et allumez la microbalance. Réglez l’unité d’échelle sur milligrammes (0,001 mg) et suivez l’étalonnage interne.
  3. Notez la date/heure, le nom du technicien, l’HR, la température, le numéro de lot du filtre, la taille du filtre et l’ID du filtre dans la feuille de saisie des données.
  4. Prenez le filtre conditionné et désionisez pendant 10s. Placez soigneusement le filtre sur le plateau de pesée et notez le poids comme « Poids 1 » dans le CRF (Figure supplémentaire 1).
  5. Retirez le filtre, placez-le dans une boîte de Pétri / filtreur et attendez que la balance revienne à zéro avant de peser le filtre suivant.
  6. Répétez les étapes 2.4 et 2.5 et saisissez-le en tant que « Poids 2 » dans le CRF.

3. Microenvironnement/échantillonnage de l’air personnel

NOTA : La figure supplémentaire 2 donne un aperçu détaillé de l’instrumentation et des étapes de l’échantillonnage du microenvironnement et de l’air personnel.

  1. Pour un suivi personnel, placez les instruments dans un gilet (Figure 1 Ai) et conseillez au participant de le porter pendant 24 h, sauf pendant le bain et le sommeil.
  2. Pendant le bain et le sommeil, demandez aux participants de placer le gilet à <1 m de distance sur un support métallique personnalisé (Figure 1Aii) fourni par l’équipe de terrain.
  3. Pour la surveillance microenvironnementale, choisir un emplacement approprié et placer les supports métalliques avec les instruments (figures 1C, D; Tableau supplémentaire 1) à 1,5 m au-dessus du niveau du sol, à 1 m des portes et fenêtres si possible, et à 1 m de la zone de combustion de la cuisinière primaire (lorsqu’il est placé dans les cuisines).
  4. Effectuez une procédure pas à pas de 5 minutes dans la zone de surveillance, enregistrez l’heure de début et de fin de tous les instruments de surveillance (PM2,5, BC, CO et moniteur de temps et de localisation) dans les CRF respectifs.
  5. Le jour de l’enlèvement (jour 2, après 24 h), ramassez et enveloppez les instruments dans du papier d’aluminium et placez-les dans un couvercle refermable pour le transport au bureau extérieur. Jusqu’au retrait du filtre, placez l’échantillonneur ECM dans la glacière (pour maintenir la chaîne du froid).
  6. Mesure des PM2,5
    REMARQUE: Utilisez ECM, qui est bien adapté à cette application en raison de sa petite taille (hauteur: 12 cm; largeur: 6,7 cm) et de son poids (~ 150 g). L’ECM prélève des échantillons néphélométriques et gravimétriques à 0,3 L/min (jusqu’à 48 h) en aspirant de l’air à travers un impacteur fixé à une cassette contenant des filtres en polytétrafluoroéthylènede 15 mm 19,26,27.
    1. Nettoyez toutes les pièces de l’ECM (tête d’entrée, éléments de frappe, serrure de cassette en forme de U) à l’aide d’un tampon imbibé d’alcool (alcool isopropylique à 70 %) et lancez l’échantillonneur à l’aide d’un logiciel ECM (p. ex., station d’accueil MicroPEM).
    2. Placez le capuchon d’étalonnage sur l’entrée de l’ECM et connectez un débitmètre avec un filtre HEPA au bouchon d’étalonnage.
    3. Après avoir configuré l’ensemble d’étalonnage, appuyez sur le bouton Start (Démarrer ) et attendez 5 minutes pour qu’il se stabilise. Ajustez le débit (à 5 % près de 0,3 L/min) et enregistrez dans CRF-H48.
    4. Connectez le filtre HEPA directement à l’entrée ECM, ajustez le décalage du néphélomètre jusqu’à ce que la valeur indique 0,0 et enregistrez la lecture dans CRF-H48.
    5. Réglez le programme sur 24 h et appuyez sur le bouton Soumettre les valeurs d’étalonnage ; l’ECM est maintenant prêt pour l’échantillonnage.
    6. Après l’échantillonnage, laisser les ECM échantillonnés à température ambiante pendant au moins 20 minutes et noter le débit post-échantillonnage dans CRF-H48. Téléchargez et enregistrez les données ECM à l’aide de la convention de nom de fichier.
    7. Retirez le filtre, placez-le dans un filtreur, puis conservez-le à -20 °C.
  7. Mesure du carbone noir (BC)
    1. Utilisez un transmissomètre pour mesurer l’atténuation de la lumière à travers le filtre à une longueur d’ondede 880 nm 19,26,27.
    2. Allumez et stabilisez pendant 15 min. Assurez-vous que les cartouches de la bonne taille (c.-à-d. les cartouches de 15 et 47 mm) sont disponibles dans les fentes vierges et d’échantillon de l’instrument BC.
    3. Effectuez l’analyse sur une densité neutre (ND) et un filtre vide avec l’ID attribué (Figure 3 supplémentaire et Tableau supplémentaire 2).
    4. Après avoir balayé le filtre à blanc, placez l’essai à blanc dans la fente de la cartouche d’échantillon au-dessus du diffuseur d’échantillon et insérez-le dans la fente de l’instrument à la position 2.
    5. Retirez le blanc de laboratoire et poursuivez l’analyse à l’aide de filtres de test et de filtres d’échantillons.
    6. Une fois l’analyse du filtre terminée, retirez le filtre et remettez-le aux détenteurs de la boîte de Pétri. Sélectionnez les données numérisées, cliquez sur le bouton Accepter , puis sur Enregistrer les données.
  8. Mesure du monoxyde de carbone (CO)
    REMARQUE : L’instrument de CO est petit (environ la taille d’un grand stylo), peut enregistrer en continu pour ~32 000 points, a une plage de 0 à 1 000 ppm et a été utilisé pour évaluer les expositions et la PAH dans divers autres efforts de surveillance 19,26,27.
    1. Démarrez et configurez l’enregistreur de données CO pendant 1 min à l’aide du logiciel. L’écran affiche « L’enregistreur de CO a été configuré avec succès ». L’instrument est prêt pour l’échantillonnage.
    2. Après l’échantillonnage, ouvrez l’enregistreur de CO à l’aide du logiciel, appuyez sur Arrêter pour arrêter l’enregistreur de données USB et enregistrez les données après le téléchargement.
    3. Calibrer l’enregistreur de CO
      1. Réglez l’enregistreur de CO à la fréquence d’échantillonnage de 1 min et placez-le dans la boîte d’étalonnage, avec l’évent d’entrée des capteurs orienté vers l’orifice d’entrée d’air de la boîte d’étalonnage.
      2. Pendant 5 min, régler un débit de 2 L/min d’air de qualité nulle ou d’air ambiant. Notez l’heure de début et de fin. Réduire le débit d’air à 1 L/min. Encore une fois, notez l’heure de début et de fin.
      3. Répétez la procédure avec un gaz de réglage de sensibilité (50-150 ppm de CO standard dans l’air de qualité zéro), suivi d’un air de qualité nulle comme décrit à l’étape précédente.
      4. Téléchargez les données calibrées dans un dossier spécifique. Ouvrez le fichier de données d’étalonnage et entrez les données du moniteur de l’enregistreur de CO dans CRF-H47.
  9. Enregistreur de temps et de localisation (TLL)
    REMARQUE: Utilisez deux types d’instrument Bluetooth pour surveiller l’heure et l’emplacement de l’enfant. Demandez à l’enfant de porter un gilet contenant deux moniteurs de temps et de localisation (TLM) de la taille d’une pièce de monnaie, reliés à un enregistreur situé près des ECM et du gilet de prélèvement de la mère, comme le montre la figure 1Aiii. Calculer les expositions de l’enfant en intégrant les concentrations superficielles correspondantes sur le temps passé à cet endroit 19,26,27.
    1. Chargez la banque d’alimentation et assurez-vous que l’enregistreur fonctionne en vous connectant avec elle.
    2. Moniteur de temps et de localisation (TLM)
      1. Insérez une pile CR2032 dans le moniteur (les voyants doivent clignoter plusieurs fois si la batterie est suffisamment alimentée).
      2. Pour le modèle TLM 'O', appuyez sur le capot souple pour entendre un clic, et un voyant vert devrait clignoter, indiquant que le TLM est maintenant 'ON' et transmet son signal. Pour le modèle 'EM' TLM, appuyez sur le capot souple pour activer le premier mode (le voyant doit clignoter en vert). Appuyez à nouveau pour passer en mode intermédiaire (le voyant devrait clignoter à nouveau en vert).
      3. Après l’échantillonnage, téléchargez les données à partir du lecteur de démarrage qui apparaît sur la carte SD de l’enregistreur. Copiez et enregistrez les fichiers à partir du dossier 'TLL' spécifié.

4. Surveillance de l’utilisation des fourneaux

  1. Recueillir des détails sur les habitudes d’utilisation des fourneaux au moyen d’enquêtes et du déploiement de mesures objectives basées sur des capteurs. Placez des enregistreurs de température sur les poêles à GPL et à biomasse18,19,28. La figure supplémentaire 4 donne un aperçu détaillé de l’instrumentation et des étapes nécessaires à la surveillance de l’utilisation des fourneaux de la collecte de données dans le laboratoire central, le laboratoire de terrain et les activités sur le terrain.
  2. Placez la sonde du thermocouple près de la zone encombrante de la cuisinière, comme illustré à la figure supplémentaire 5, et installez les points.
  3. Ouvrez l’application Geocene et entrez le nom de la mission, l’intervalle d’échantillonnage, l’identifiant du ménage, les types de poêles, les détails de randomisation, la campagne, les balises et les notes. Appuyez sur Démarrer une nouvelle mission. Enregistrez les détails de l’installation dans CRF-H40.
  4. Toutes les 2 semaines, téléchargez les données à l’aide de l’application et transférez-les via Bluetooth du Dot au serveur cloud. Consignez les informations dans CRF-H40.

5. Surveillance ambiante

REMARQUE: L’instrument ambiant PM 2.5 enregistre en temps réel les PM 2,5 en suspension dans l’air et dispose d’un filtre intégré de 47 mm qui peut collecter les PM2,5 pour l’évaluation gravimétrique19,26,29. La figure supplémentaire 6 donne un aperçu détaillé de l’instrumentation et des étapes de la surveillance ambiante de la collecte de données dans le laboratoire central, le laboratoire de terrain et les activités sur le terrain.

  1. Suivre les directives30 de l’EPA des États-Unis sur l’instrument et l’emplacement de l’entrée : a) à >2 m des murs; b) >10 m des arbres; c) 2-7 m au-dessus du sol; et d) >2 m des chaussées.
  2. Montez l’instrument PM2.5 ambiant sur une plate-forme en béton avec mise à la terre. Assurez-vous qu’il n’y a pas de pollution ambiante de l’air ambiant et entrez les détails de l’échantillonnage dans CRF-H46.
    1. Dans l’option de menu, réglez l’intervalle d’échantillonnage sur 5 min. Notez l’heure de début et effectuez l’étalonnage du flux à l’aide d’un filtre NULL. Collectez des données en temps réel pendant 6 jours.
    2. Le jour de début de l’échantillonnage gravimétrique, téléchargez et enregistrez les données en temps réel.
    3. Retirez le filtre nul précédemment installé et nettoyez le porte-filtre à l’aide de mouchoirs en papier. Placez un filtre prépesé et remplissez CRF-H46.
    4. Après 24 h, arrêtez l’échantillonneur et téléchargez les données en temps réel. Consigner les données d’échantillonnage dans le CRF-H46. Retirez le filtre, enveloppez-le de papier d’aluminium et placez-le dans un sac refermable pendant le transport sous chaîne du froid.

6. Biosurveillance

  1. Collecte, traitement et stockage d’échantillons d’urine
    REMARQUE: Suivez les étapes impliquées dans la collecte d’échantillons d’urine vide du matin au domicile du participant conformément aux directives du CDC américain 19,31,32. Prélever les échantillons d’urine des femmes enceintes (visites BL, P1 et P2) et d’autres femmes adultes (visites BL, P1, P2, B1, B2 et B4); chez les enfants (visites B1, B2 et B4) avec l’administration de CRF-B10 respectif le jour 2. La figure supplémentaire 7 donne un aperçu détaillé des étapes de la biosurveillance dans le laboratoire central, le laboratoire sur le terrain et sur le terrain.
    1. Pour le prélèvement de l’échantillon d’urine, fournir la coupe de prélèvement d’urine (M et OAW) le jour 1. De même, demandez à la mère de prélever l’échantillon d’urine de l’enfant le lendemain matin dans un sac d’urine ou directement dans la tasse et de le conserver dans un sac de vaccin.
    2. Au laboratoire de terrain, conservez les échantillons d’urine prélevés entre 1 et 8 °C. Avant d’aliquoter, décongelez la tasse d’urine.
    3. Pour aliquote, traiter un échantillon d’urine à la fois. Aspirer 2 mL de l’échantillon et ajouter dans deux cryovials de 4 mL, 5 mL dans deux cryovials de 10 mL, 15 mL dans un tube d’archivistique et entreposer à -20 °C.
    4. La même procédure d’aliquote est suivie pour l’échantillon blanc prélevé sur le terrain (eau).
  2. Collecte, séchage et stockage DBS
    REMARQUE : Former les enquêteurs à recueillir les SCP par piqûre au doigt chez les femmes enceintes (visites BL, P1 et P2) et d’autres femmes adultes (visites BL, P1, P2, B1, B2 et B4), et par piqûre au talon ou au doigt chez les enfants (visites B0, B1, B2 et B4), conformément aux recommandations33,34 de l’OMS. Une procédure détaillée de collecte DBS auprès de M et OAW est fournie à l’annexe H du dossier supplémentaire.
    1. Pour l’enfant, prélever les SCP à piqûre au talon conformément aux directives de l’OMS, à l’aide des lancettes appropriées.
    2. Choisissez le talon gauche ou droit et essuyez le site de ponction avec un tampon imbibé d’alcool.
    3. Gardez la lancette en position horizontale à l’endroit de la ponction cutanée et piquez. Après la piqûre, essuyez la première goutte de sang avec une gaze de coton stérile.
    4. Placez le tube capillaire près du site de ponction sur la couche de sang et laissez le sang s’écouler dans le tube par capillarité.
    5. Après avoir rempli suffisamment de volume sanguin dans le tube capillaire, appliquez immédiatement le sang dans le cercle de la carte d’économie de protéines.
    6. Laisser sécher l’échantillon à l’air libre (pendant la nuit) dans une direction horizontale à température ambiante.
    7. Assurez-vous que les taches de sang sont de couleur brunâtre foncé et qu’aucune zone rouge n’est visible.
    8. Après séchage, placer la carte DBS dans un sac d’échantillons biologiques refermable contenant du déshydratant (au moins deux sachets) avec une carte d’indicateur d’humidité et la conserver à -20 °C.

7. Chaîne de traçabilité (COC) des filtres échantillonnés

  1. Reportez-vous au fichier supplémentaire pour connaître les étapes détaillées. Les étapes expliquant le conditionnement des filtres sont décrites à l’annexe A, l’échantillonnage microenvironnemental/personnel de l’air des PM2,5 est présent à l’annexe B, les mesures BC sont décrites à l’annexe C, la mesure du CO à l’annexe D, la surveillance du temps et de l’emplacement à l’annexe E, la surveillance de l’utilisation des fourneaux à l’annexe F, la surveillance ambiante à l’annexe G, la biosurveillance à l’annexe H et le transport des échantillons à l’annexe I . La liste des CRF utilisés figure dans le tableau supplémentaire 3.
    REMARQUE : La figure 2A montre l’ECM recueillie après échantillonnage et enveloppée dans du papier d’aluminium. Les filtres emballés ont été emballés dans des sacs d’échantillons biologiques séparés et placés dans des sacs de vaccins contenant un sachet de gel précongelé. Les filtres échantillonnés ont été transportés au laboratoire de terrain (figure 2B). Comme le montre la figure 2C, les filtres transportés à partir du site sur le terrain ont été stockés dans un congélateur (- 20 °C) au laboratoire de terrain et conservés intacts jusqu’à ce qu’ils soient transportés au laboratoire central. Tous les 15 à 30 jours, les échantillons étaient expédiés par route au laboratoire central; Les filtres échantillonnés étaient emballés sur de la glace sèche et des packs de gel contenant du COC. À la réception des échantillons du bureau extérieur, les échantillons ont été recoupés avec le COC et archivés dans un congélateur (-20 °C).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Méthodes d’échantillonnage du microenvironnement/de l’air personnel :
La figure 1Ai montre une femme enceinte portant le gilet personnalisé pendant la période d’échantillonnage de 24 heures. Le gilet comprend l’ECM, l’enregistreur de CO et l’enregistreur de temps et de localisation avec la banque d’alimentation. Il a été veillé à ce que les participants portent le gilet tout au long de la période d’échantillonnage, sauf pendant le bain et le sommeil. Le support qui a été fourni pour accrocher le gilet à l’intérieur de la périphérie dormante est illustré à la figure 1Aii.

La figure 1Bi montre le nettoyage de l’échantillonneur ECM pendant la période pré- et post-échantillonnage et la figure 1Bii montre l’étalonnage de l’ECM dans le laboratoire de terrain. Les débits ont été vérifiés et la durée d’échantillonnage a été définie avant l’échantillonnage, et tout écart a été vérifié au cours de la période suivant l’échantillonnage.

La figure 1C montre l’emplacement de l’instrument (ECM, enregistreur CO et TLL) dans la cuisine (1,5 m de hauteur par rapport au sol) pour la surveillance de zone. Les instruments ont été placés et installés à 1 m de la source de cuisson. Lorsque les fenêtres ou les portes étaient près des sources, les instruments étaient installés à 1 m de ces ouvertures. La figure 1D montre les instruments (ECM, enregistreur CO et TLL) reliés à une banque d’alimentation, installés (à 1,5 m de hauteur du sol) à l’extérieur dans la maison de chaque participant. Les résultats des PM2,5 microenvironnementales et personnelles suivant ces méthodologies sont déjà publiés 24,35,36.

Les données de l’étalonnage de l’enregistreur de CO sur 1 an ont montré de faibles dysfonctionnements, comme le montre la figure supplémentaire 8 (la légende représentée par un cercle représente la mesure des lectures de l’enregistreur de données CO au-delà de la plage d’étalonnage de 0 à 50 ppm)35. Des détails sur la différence entre la fente blanche et la fente d’échantillonnage de la mesure de la température de la Colombie pour le chargement du filtre sont donnés dans le matériel supplémentaire (annexe C).

La figure 1Ei illustre les filtres endommagés avant le processus de prépesée. Les filtres endommagés et tombés sont signalés comme non valides. Les filtres ont été revérifiés au laboratoire de terrain avant d’être chargés dans les instruments de surveillance de l’air. De même, les filtres échantillonnés ont été examinés pour détecter tout dommage, tel que des trous, des déchirures, des étirements ou des déplacements, comme indiqué à la figure 1Eii. Si de tels dommages existaient, ils étaient pesés, mais n’étaient pas considérés comme valables pour les analyses ultérieures. La masse dePM 2,5 pour chaque échantillon a été obtenue en soustrayant la masse de l’échantillon de la masse médiane de l’essai blanc. La concentration finale de PM2,5 a été estimée en divisant les masses filtrantes corrigées à blanc par la quantité d’air échantillonnée par la pompe pendant l’intervalle de mesure. Les critères de seuil dérivés pour un échantillonnage valide des PM2,5 et du CO sont donnés dans le tableau 1. Les données qui respectent les critères de seuil sont considérées comme valides et prises en compte pour l’analyse.

Surveillance de l’utilisation des fourneaux
La figure 3A montre l’étalonnage des enregistreurs de température, qui a été effectué d’abord sur de la glace, puis dans de l’eau chaude à l’aide d’un moniteur de température standard. La figure 3Bi montre le motif régulier des pics qui sont considérés comme valides et identifiés par la couleur du pic caractéristique (orange) lorsque le poêle est utilisé. Comme le montre la figure 3B, la configuration irrégulière des pics, telle que (ii) problème de sonde (enregistrement de températures élevées et mesure au-delà de la plage de température), (iii) erreur technique (décalage de ligne de base avec valeurs négatives) et (iv) problème de thermocouple, a été caractérisée comme un échantillonnage non valide (aucun enregistrement de mesure de la température; décalage de la ligne de base avec des valeurs négatives). L’enregistreur de température installé dans différents foyers est illustré à la figure supplémentaire 5. Les résultats de la surveillance de l’utilisation des fourneaux suivant cette méthodologie sont déjà publiés18,19,36.

Échantillonnage de l’air ambiant
Conformément aux directives de l’EPA des États-Unis (https://www.epa.gov/environmental-topics/air-topics), les échantillonneurs ambiants ont été installés au sommet de l’un des ménages sélectionnés dans chaque site représentatif de HAPIN-India (Figure 4A). Les sites d’échantillonnage ont été choisis en fonction de la sécurité, de la disponibilité de l’électricité et de la volonté du participant d’accueillir le moniteur. Les sites ont été choisis pour être situés dans des zones centrales par rapport aux groupes de participants. Les échantillons ambiants ont suivi une procédure similaire d’emballage et d’expédition du site de terrain au laboratoire de terrain au laboratoire central. Pour éviter que les câbles ne soient branchés sur le connecteur incorrect, connectez-vous avec la disposition unique des broches comme indiqué dans la figure supplémentaire 9. Les résultats de la surveillance ambiante (PM2,5) mesurés entre 2018 et 2020 sont présentés à la figure 4B. En outre, les résultats de la surveillance ambiante utilisant cette méthode ailleurs sont déjà publiés29.

Biosurveillance
La figure 5A illustre la procédure d’aliquote urinaire. Les échantillons prélevés sur le terrain ont été stockés dans des sacs isothermes pour vaccins et transportés au laboratoire de terrain, où ils ont été aliquotes et stockés dans un congélateur (-20 °C). La figure 5B résume le COC de prélèvement, de transport et d’entreposage sur le terrain de l’échantillon.

La figure 5C montre les DBS; 5Ci montre les taches valides avant séchage et 5Cii montre les taches valides après séchage. Le tableau 2 résume le profil de collecte valide de SCP lors des visites de suivi parmi les participants au HAPIN (M, OAW, C). Le taux de réussite de la collecte de SCP valides auprès des mères pour trois visites est de 100 % (BL), 93 % (P1) et 83 % (P2). De même, pour la OW, le succès de la collecte de DBS a été constant (100 % à 72 %) pour les trois premières visites (BL-P2), mais a diminué (45 % à 35 %) de B1 à B4 pendant la pandémie et pendant l’ouragan Gaja (2018). Le succès de la collecte de DBS chez les enfants était de 72,09% à la naissance (B0), 64% à B1, 62% à B2 et 45% à B4.

La figure 5D souligne que la chaîne du froid avec de la glace sèche maintient l’intégrité de l’échantillon. Chaque mois, des échantillons biologiques étaient emballés avec de la glace sèche dans une boîte d’isolation thermique séparée et expédiés avec des enregistreurs de température et d’humidité relative (HR). L’analyse de corrélation de la densité urinaire mesurée entre le laboratoire de terrain et le laboratoire central a montré une bonne concordance, comme le montre la figure 5E. Nos résultats de la méthode de biosurveillance de la validation croisée dans des échantillons d’urine de métabolites d’hydrocarbures aromatiques polycycliques montrent l’assurance de la qualité (AQ)/contrôle de la qualité (CQ) de l’intégrité de l’échantillon21.

Toutes les données d’échantillonnage et de CRF ont été téléchargées en toute sécurité de SRIHER vers le serveur de l’Université Emory. Le transfert de données a eu lieu quotidiennement, réduisant ainsi la probabilité de perte de données. La liste des CUP utilisés pour la collecte des données figure dans le tableau supplémentaire 3. Le flux de collecte de données entre le site de terrain et le serveur Emory est indiqué à la figure supplémentaire 10.

Figure 1
Figure 1 : Surveillance personnelle et microenvironnementale. (A) i) Femme enceinte portant le gilet avec des instruments de prélèvement d’air (ECM, enregistreur de CO et TLL); ii) Support métallique avec le gilet; iii) Gilet enfant avec unités TLM. (B) i) Nettoyage ECM; ii) Étalonnage ECM. (C) Surveillance de la surface de la cuisine avec l’ECM, l’enregistreur de CO et le TLL. (D) Surveillance de la zone extérieure avec l’ECM, l’enregistreur de CO et le TLL. e) i) Filtres prépesés endommagés; ii) Filtres échantillonnés endommagés. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2: Chaîne de traçabilité des filtres . (A) ECM échantillonné avec des filtres enveloppés dans une feuille d’aluminium. B) Transport des filtres échantillonnés des ménages participants au laboratoire sur le terrain dans des sacs isothermes contenant des sachets de gel. C) Filtres à échantillons stockés dans un congélateur (-20 °C) dans le laboratoire de terrain. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3
Figure 3 : Enregistreurs de température de surveillance utilisés par le poêle. (A) Étalonnage des enregistreurs de température Geocene Dot. b) i) Schéma valable des pointes pour la surveillance de l’utilisation des fourneaux; ii) Problème de sonde; iii) Erreur technique; iv) Problème de thermocouple. (C) Utilisation de fourneaux - enregistreurs de température. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Figure 4 : Surveillance de l’ambiant. A) Instrument ambiant PM2,5 installé sur le terrain. (B) Séries chronologiques des mesures du niveau ambiant de PM2,5 (2018-2020). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5
Graphique 5. Biosurveillance - collecte d’échantillons, traitement et contrôle de la qualité. (A) Aliquote d’urine. (B) Chaîne de traçabilité pour le prélèvement, le stockage et le transport des échantillons. C) Goutte de sang séché: i) avant séchage; ii) après séchage. D) Chaîne du froid pour l’envoi d’échantillons. (E) AQ/CQ des données sur l’intégrité de l’échantillon en fonction de la densité urinaire mesurée sur le terrain et dans le laboratoire central. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Tableau 1 : Critères de seuil d’échantillonnage valides des mesureurs de PM2,5 et de CO. Il est à noter qu’en raison de la sensibilité de l’accéléromètre, les valeurs en dehors des plages prévues ont été signalées, mais n’ont pas été exclues des analyses. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

Tableau 2 : Résumé de la collecte valide de SCP parmi les participants à l’étude. * Lors d’un ouragan (cyclone), il y a eu une baisse de la collecte DBS. † Pendant le confinement COVID19, il y a eu une baisse de la collecte DBS. ‡ Pendant le confinement COVID19, il y a eu une baisse et les données de 2021 ne sont pas incluses dans la collecte DBS. Abréviations : M = femme enceinte; OAW = autre femme adulte; C = enfant. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

Tableau supplémentaire 1: Directives pour l’installation d’échantillonneurs pour la surveillance microenvironnementale.

Tableau supplémentaire 2 : Différence entre la fente vierge et la fente d’échantillon pour le chargement du filtre. * Le diffuseur ne peut être remplacé que s’il y a des dommages visibles ou s’il est utilisé pour ~750-1 000 filtres.

Tableau supplémentaire 3 : Liste des CRC en ce qui concerne l’exposition et l’échantillonnage des biomarqueurs. Les CRC sont disponibles dans la base de données RedCap, stockée à l’Université Emory, et sont maintenus avec l’accord de partage de données entre tous les collaborateurs, qui peut être fourni aux lecteurs sur demande.

Figure supplémentaire 1 : Feuille de saisie des données pour le pesage des filtres. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 2. Instruments et étapes impliqués dans le microenvironnement et l’échantillonnage personnel de l’air. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 3 : Cartouches et fentes filtrantes. A : Fente vierge (position 1) ; B: cartouche inférieure à blanc contenant à la fois le diffuseur à blanc et le filtre à blanc dans la cartouche; C : Partie supérieure de la cartouche à blanc; D : Emplacement d’échantillonnage (position 2); E: Cartouche d’échantillon inférieure avec diffuseur d’échantillon; F : Partie supérieure de la cartouche d’échantillon. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 4 : Instruments et étapes impliqués dans la surveillance de l’utilisation des fourneaux. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 5 : Points installés dans différents fourneaux. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 6 : Instruments et étapes de la surveillance de l’air ambiant. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 7 : Instruments et étapes impliqués dans l’échantillonnage biologique. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 8 : Résumé du résumé de l’enregistreur de données sur le monoxyde de carbone (CO). Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 9 : Disposition du connecteur de l’E-sampler. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 10 : Collecte et traitement des données. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 11 : Utilisation de la poche de vaccin. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Figure supplémentaire 12 : Différence entre le pélican et le sac de vaccin. La température de performance de deux sacs isothermes (pélican ou vaccin) est testée à l’aide d’un enregistreur de données de CO pendant 48 heures en laboratoire à une température ambiante moyenne de 28,3 ± 0,6 °C et une HR de 49,2 % ± 3,6 %. Un échantillon d’urine (~60 mL) à une température initiale de 36,4 °C a été placé dans deux sacs et conservé sans être dérangé pendant 48 h dans une salle d’entreposage. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Nous avons démontré et représenté visuellement les procédures standard pour collecter des données au niveau de la population sur les expositions personnelles à la pollution de l’air domestique dans l’essai multi-pays HAPIN19,24. Les méthodes d’échantillonnage environnemental et de biomarqueurs sur le terrain décrites ici sont appropriées et réalisables, en particulier dans les populations vulnérables dans les milieux aux ressources limitées où l’exposition aux PM 2,5 est de plusieurs ordres de grandeur supérieure aux valeurs recommandées pour la qualité de l’air (AQG) de l’OMS (moyenne annuelle de 5 μg/m 3 et moyenne sur 24 h de 15 μg/m3)37,38.

Les instruments utilisés dans cette étude ont été déployés dans d’autres études avec des durées d’échantillonnage différentes. Chez Jack et coll., le CO a été mesuré toutes les 6 semaines à l’aide d’un enregistreur de CO léger, et la mesure des PM2,5 (microPEM) a été localisée pendant 72 heures sur près de la moitié des participantes enceintes9. Une autre étude a utilisé des expositions personnelles ajustées dans la température ambiante évaluées avec l’échantillonneur d’aérosols personnels à ultrasons (UPAS) pour aborder l’incertitude dans les estimations des impacts globaux de l’HAP sur la santé cardiaque à l’aide d’une évaluation quantitative de l’exposition aux PM2,5 14.

Les procédures suivies au cours de l’essai HAPIN et décrites ici peuvent servir de lignes directrices pour la surveillance de la HAP personnelle/microenvironnementale dans d’autres contextes24,26. L’équipe de terrain a d’abord évalué les emplacements possibles pour placer les moniteurs dans la cuisine, pendant le sommeil et dans les endroits domestiques extérieurs. Lorsqu’il n’y avait pas de conditions idéales pour placer les moniteurs (1,5 m au-dessus du sol, à 1 m du poêle et des portes et fenêtres), des endroits appropriés adjacents à l’emplacement idéal de l’échantillon ont été choisis35. Cela s’est produit relativement rarement, soit dans <2 % de tous les échantillons recueillis. Les enregistreurs de température utilisés comme moniteurs d’utilisation de poêle avaient des couvercles étanches pour protéger contre les déversements pendant les activités de cuisine, comme la cuisson et le chauffage de l’eau. Cependant, les enregistreurs de température placés sur les poêles extérieurs ont été endommagés pendant la mousson et les inondations (figure 3C).

La conformité du port du gilet a été observée par les géomètres de terrain le jour du retrait des moniteurs (jour 2). La conformité évaluée à l’aide de capteurs s’est avérée parfois incorrecte; Dans certains cas, les participants porteraient le moniteur, mais resteraient assis immobiles et seraient donc signalés comme non conformes. Cette reconnaissance de la classification erronée basée sur les capteurs n’a été possible que grâce à des travailleurs de terrain observateurs. À titre de vérification supplémentaire, nos CRC contenaient la conformité déclarée par les participants.

La manipulation des filtres pendant le conditionnement, la pesée, l’échantillonnage (avant et après), le transport et l’entreposage sur le terrain et au laboratoire central sont des activités essentielles dans toute phase de collecte de données. Après 24 h d’échantillonnage, le moniteur personnel a été entièrement recouvert de papier d’aluminium et placé dans un sac d’échantillons biologiques pour être transporté dans un environnement sans chaîne du froid et sans poussière. La présente étude a démontré les procédures de conservation des filtres du domicile des participants au laboratoire de terrain et au laboratoire central via la chaîne de traçabilité.

Peu d’écarts par rapport aux conditions de température requises pendant l’entreposage et le transport sont prévus pendant le prélèvement et le transport des échantillons biologiques du champ au laboratoire pour analyse, ce qui pourrait entraîner des résultats erronés. Le sac isotherme utilisé dans les installations multi-pays était trop cher en Inde. Dans le cadre de divers programmes nationaux en Inde, le sac isotherme de vaccin a été largement utilisé pour le transport des vaccins. Ces sacs de vaccins ont été obtenus localement à un coût raisonnable, près de 30 fois inférieur à celui de la poche isotherme (figure supplémentaire 11). Avant d’effectuer un achat en vrac, la température d’expédition dans ces glacières de vaccins a été comparée à celle du sac isotherme afin d’assurer l’intégrité de l’échantillon (figure supplémentaire 12). Dans les milieux aux ressources limitées, il est difficile de prélever des échantillons biologiques et de maintenir leur intégrité. Le transport des échantillons dans des sacs de vaccins disponibles localement du domicile du participant au laboratoire de terrain a résolu ce problème.

La collecte de SCP est également connue sous le nom de taches de sang capillaire obtenues à partir d’un doigt, d’un talon ou d’un lobe d’oreille39. L’utilisation d’une carte DBS pour prélever des échantillons de sang est relativement indolore et non invasive, et peut être prélevée au domicile du participant par un personnel de santé non clinique mais formé. Le sang recueilli sur le papier filtre est facilement séché et stocké. Une goutte de sang total occupe environ 50 μL dans un disque de 12,7 mmde diamètre 23. L’annulaire est généralement le site préféré des adultes, et c’est une procédure courante dans la surveillance thérapeutique. Bien que les étapes de la collecte de la SCP pour le dépistage des biomarqueurs chez les adultes aient été visualisées dans des études antérieures, les tâches et les microétapes impliquées dans les milieux aux ressources limitées n’ont pas été saisies40,41. Cette étude est parmi les premières, à notre connaissance, à saisir les SCP de M, OAW, et C,) du même ménage42. En milieu rural, c’est difficile, bien que la procédure soit peu invasive42. Une formation fréquente des géomètres sur le terrain sur la collecte de DBS valides et des clarifications techniques sur le choix de la main non dominante, la relaxation et le massage du bras, et le choix de l’anneau ou du majeur ont joué un rôle important dans la collecte des DBS valides33.

De même, pour les nouveau-nés, le prélèvement capillaire par piqûre au talon a été effectué pour les bébés pesant de ~3 à 10 kg (de la naissance à 6 mois) et la piqûre au doigt lors du suivi (plus de 6 mois) pour les bébés pesant >10 kg. Conformément aux directives de l’OMS, le choix et la position (ponction à un angle de 90° parallèle au talon) de la lancette pour la piqûre ont joué un rôle important dans l’obtention d’un débit sanguin suffisant, la collecte réussie des SCP et une profondeur estimée légèrement plus courte33,34. La longueur de la lame dans une lancette varie selon le fabricant (c.-à-d. de 0,85 à 2 mm pour les nouveau-nés). Chez les bébés prématurés, des lancettes pour la piqûre au talon (0,85 mm x 1,75 mm de profondeur) et des lancettes pour la piqûre au doigt (1 mm x 2,5 mm de profondeur) ont été utilisées avec des bébés âgés de 6 mois à 8 ans.

Après la piqûre au talon, le sang a été prélevé à l’aide de tubes capillaires PTS (Ref # 2866) pour prélever l’échantillon sans caillots dans les taches de sang et pour éviter le tamponnage sur la carte d’économie de protéines. Sur la base de nos expériences préliminaires, on pense que le placement du tube capillaire vers le bas absorbe le sang rapidement sans aucun obstacle dû à une tension superficielle uniforme.

Après le prélèvement réussi de DBS valides auprès des participants au HAPIN dans les deux sites d’étude, l’échantillon recueilli dans la carte d’économie de protéines a été séché pendant une nuit à température ambiante (25 °C) dans le laboratoire sur le terrain, et il a été garanti que la carte d’économie de protéines était exempte d’insectes et de mouches domestiques par une moustiquaire couverte. Après séchage (couleur brune, figure 5Cii), la carte DBS a été stockée à -20 °C.

Pendant la collecte de DBS au domicile des participants, le sang tombé était à moins de 12,7 mm, mais après séchage pendant la nuit à température ambiante, les deux taches individuelles ont fusionné, dans le site NP. La différence observée dans le site NP pourrait être due à l’humidité relative plus élevée, où les DBS valides collectées sont devenues invalides lorsque les deux taches de sang sec individuelles ont fusionné. Suite à la procédure harmonisée de collecte DBS, les résultats des biomarqueurs cliniques (stress oxydatif, inflammation, dysfonction endothéliale, atteinte pulmonaire) ont été validés par croisement sur des échantillons en aveugle dans le laboratoire LEADER de l’Université Emory, et se sont révélés en bonne concordance (données non présentées).

La collecte d’échantillons biologiques nécessite un respect ferme des protocoles de sécurité. Pendant la période de pandémie (du 24 mars 2019 à juin 2019), des protocoles de sécurité supplémentaires ont été exécutés, à la suite des avis du gouvernement local. Le personnel de l’étude a reçu l’instruction de porter un équipement de protection individuelle (EPI) tel que des gants, des masques faciaux, des lunettes de protection et des tabliers pendant les voyages et dans les maisons des participants. Les sarraus de laboratoire étaient obligatoires lorsque l’on travaillait dans les bureaux extérieurs, et les bureaux extérieurs étaient équipés d’armoires de biosécurité pour la manipulation des échantillons biologiques. Une formation a été offerte à tout le personnel sur l’utilisation et l’identification des EPI endommagés. Les EPI usagés ont été collectés dans des sacs d’élimination séparés et remis dans les centres de santé collaborateurs pour élimination en toute sécurité à l’installation commune de gestion des déchets biomédicaux autorisée par le Conseil national de contrôle de la pollution.

La capture de vidéos haute résolution de la collecte de données sur le terrain, en particulier dans les zones rurales difficiles, aidera à combler les lacunes en matière de formation en matière de surveillance de la pollution atmosphérique et de collecte de données sur le terrain. Dans l’ensemble, à chaque étape de l’exécution du projet, la qualité et la fiabilité de la collecte de données ont été assurées. Des formations périodiques et des recyclages du personnel sur le terrain ont renforcé leurs capacités et leur confiance et évité la perte coûteuse de l’intégrité de l’échantillon. Les méthodes utilisées sont transférables et aideront d’autres chercheurs à adopter des procédures de surveillance environnementale et de prélèvement d’échantillons biologiques dans les PRFI en utilisant des stratégies rentables.

Les lacunes et les défis rencontrés tout au long de l’étude HAPIN, en particulier dans les zones rurales aux ressources limitées, sont également signalés. Nous notons que des travaux préliminaires et une formation approfondis, rapportés ailleurs dans des publications détaillant le travail de formation de HAPIN, ont été essentiels pour régler les problèmes liés au protocole, tels que la conception des gilets pour l’échantillonnage et les mécanismes de transport sûr de la pollution atmosphérique et des échantillons biologiques. En outre, au cours de cette période, de nombreuses « douleurs de croissance » ont été surmontées, notamment la manipulation des très petits filtres gravimétriques ECM de 15 mm, les techniques de placement des moniteurs d’utilisation des poêles, etc.

Une attention particulière a été accordée lors de l’expédition des filtres, instruments et échantillons biologiques échantillonnés des ménages au laboratoire de terrain. Tout l’équipement d’échantillonnage de l’air, les accessoires et les échantillons ont fait l’objet d’un suivi grâce à la gestion des stocks dans les laboratoires centraux et sur le terrain. Il a permis l’entretien, la réparation, le remplacement et l’évaluation en temps opportun des fournitures du projet afin de permettre une collecte de données ininterrompue.

Les méthodes de collecte de données présentées ici se sont révélées fiables et cohérentes tout au long de la période d’étude d’un an. L’utilisation et l’adoption de technologies abordables et intelligentes peuvent indiquer un paradigme futur pour les essais contrôlés randomisés (ECR) et les études exposition-réponse, garantissant une collecte de données acceptable pour produire des résultats fiables. De telles entreprises ne sont pas sans défis; Cependant, comme illustré ici, la diligence et l’examen des protocoles établis peuvent garantir que les équipes sur le terrain sont en mesure de s’adapter aux circonstances changeantes, à la fois attendues (différences dans la configuration des ménages, par exemple) et inattendues (COVID-19, ouragans). Pour HAPIN, cela a commencé par une formation pratique en laboratoire et sur le terrain fournie par des experts en matière d’exposition et de biomarqueurs avant l’essai. En outre, une formation de recyclage a été donnée une fois tous les 6 mois à différents niveaux tout au long de la période d’étude. L’encadrement périodique a augmenté la capacité de l’équipe à échantillonner et à manipuler efficacement les instruments, les filtres et les échantillons biologiques. Les procédures de visualisation et d’échantillonnage sur le terrain constitueront un outil éducatif précieux pour les chercheurs qui mènent des études épidémiologiques similaires à grande échelle en Inde ou dans les PRFI.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

*4 Les constatations et conclusions de ce rapport sont celles des auteurs et ne représentent pas nécessairement la position officielle des National Institutes of Health ou du Department of Health and Human Services des États-Unis ou de la Fondation Bill et Melinda Gates. Les organismes de financement n’ont joué aucun rôle dans la collecte et l’analyse des données présentées dans le document.

Acknowledgments

Les investigateurs tiennent à remercier les membres du comité consultatif - Patrick Brysse, Donna Spiegelman et Joel Kaufman - pour leurs précieux conseils tout au long de la mise en œuvre de l’essai. Nous tenons également à remercier tout le personnel de recherche et les participants à l’étude pour leur dévouement et leur participation à cet important essai.

Cette étude a été financée par les National Institutes of Health des États-Unis (accord de coopération 1UM1HL134590) en collaboration avec la Fondation Bill & Melinda Gates (OPP1131279). Un comité multidisciplinaire et indépendant de surveillance des données et de la sécurité (DSMB) nommé par le National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) surveille la qualité des données et protège la sécurité des patients inscrits à l’essai HAPIN. CSSD de l’IBLNH : Nancy R. Cook, Stephen Hecht, Catherine Karr (présidente), Joseph Millum, Nalini Sathiakumar, Paul K. Whelton, Gail Weinmann et Thomas Croxton (secrétaires exécutifs).  Coordination du programme : Gail Rodgers, Fondation Bill & Melinda Gates; Claudia L. Thompson, Institut national des sciences de la santé environnementale; Mark J. Parascandola, Institut national du cancer; Marion Koso-Thomas, Institut national Eunice Kennedy Shriver de la santé infantile et du développement humain; Joshua P. Rosenthal, Centre international Fogarty; Conception R. Nierras, Fonds commun du Bureau de coordination stratégique des NIH; Katherine Kavounis, Dong-Yun Kim, Antonello Punturieri, et Barry S. Schmetter, NHLBI.

Enquêteurs HAPIN : Vanessa Burrowes, Alejandra Bussalleu, Devan Campbell, Eduardo Canuz, Adly Castañaza, Howard Chang, Yunyun Chen, Marilú Chiang, Rachel Craik, Mary Crocker, Victor Davila-Roman, Lisa de las Fuentes, Oscar De León, Ephrem Dusabimana, Lisa Elon, Juan Gabriel Espinoza, Irma Sayury Pineda Fuentes, Dina Goodman, Meghan Hardison, Stella Hartinger, Phabiola M Herrera, Shakir Hossen, Penelope Howards, Lindsay Jaacks, Shirin Jabbarzadeh, Abigail Jones, Katherine Kearns, Jacob Kremer, Margaret A Laws, Pattie Lenzen, Jiawen Liao, Fiona Majorin, McCollum, John McCracken, Julia N McPeek, Rachel Meyers, Erick Mollinedo, Lawrence Moulton, Luke Naeher, Abidan Nambajimana, Florien Ndagijimana, Azhar Nizam, Jean de Dieu Ntivuguruzwa, Aris Papageorghiou, Usha Ramakrishnan, Davis Reardon, Barry Ryan, Sudhakar Saidam, Priya Kumar, Meenakshi Sundaram, Om Prashanth, Jeremy A Sarnat, Suzanne Simkovich, Sheela S Sinharoy, Damien Swearing, Ashley Toenjes, Jean Damascene Uwizeyimana, Viviane Valdes, Kayla Valentine, Amit Verma, Lance Waller, Megan Warnock, Wenlu Ye.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
BD adult lancet BD Biosciences 366594 DBS collection from finger
BD Quikheek infant safety lancet BD Biosciences 368100 & 368101 Heel prick DBS collection
Beacon Roximity O/EM Time and location monitor [TLM] (Personal monitor)
Beacon Logger Berkley Air Monitoring group xxxx Time and location logger [TLL] (Indirect measurement)
CrEquation 1do ProMed Pelican Bag Peli Biothermal USA Cooler bag 
Enhanced Children MicroPEM (ECM)  RTI International, Durham, NC, US xxxx Personal monitor of PM2.5
E-sampler Met One Instruments 9800 Indirect measurement of ambient PM2.5
Geocene  Geocene Inc., Vallejo,CA xxxx for stove use monitoring
Humidity indicating card DESSICARE, INC. 04BV14C10 Sample integrity indicator
Lascar Lascar Electronics EL-USB-300  Carbon monoxide (CO) data logger
PTS collect capillary tubes- 40 µL PTS collect 2866 To collect heel prick DBS from children
Sartorius Sartorius Lab Instruments, GmbH & Co, Germany MSA6-6S-000-DF Microbalance (Weighing filters)
SootScanTM  Magee Scientific Co, Berkeley, USA OT21 Black carbon measurement
Vaccine Bag Apex International, India AIVC-46  Vaccine Bag
Whatman 903 Protein Saver card GE Healthcare Life Sciences 10534612 Collection of capillary blood samples (Dried Blood Spot)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Odo, D. B., Yang, I. A., Knibbs, L. D. A systematic review and appraisal of epidemiological studies on household fuel use and its health effects using demographic and health surveys. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (4), 1411 (2021).
  2. Pope, D., et al. Are cleaner cooking solutions clean enough? A systematic review and meta-analysis of particulate and carbon monoxide concentrations and exposures. Environmental Research Letters. 16 (8), 083002 (2021).
  3. Smith, K. R., Pillarisetti, A. Household air pollution from solid cookfuels and its effects on health. Injury Prevention and Environmental Health. , at https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK525225/ (2017).
  4. Balakrishnan, K., et al. Air pollution from household solid fuel combustion in India: an overview of exposure and health related information to inform health research priorities. Global Health Action. 4 (1), 5638 (2011).
  5. Balakrishnan, K., et al. State and national household concentrations of PM2.5 from solid cookfuel use: Results from measurements and modeling in India for estimation of the global burden of disease. Environmental Health. 12 (1), 77 (2013).
  6. Corsi, D. J., et al. Prospective Urban Rural Epidemiology (PURE) study: Baseline characteristics of the household sample and comparative analyses with national data in 17 countries. American Heart Journal. 166 (4), 636-646 (2013).
  7. Keller, J. P., et al. A hierarchical model for estimating the exposure-response curve by combining multiple studies of acute lower respiratory infections in children and household fine particulate matter air pollution. Environmental Epidemiology. 4 (6), 119 (2020).
  8. Arku, R. E., et al. Characterizing exposure to household air pollution within the Prospective Urban Rural Epidemiology (PURE) Study. Environment international. 114, 307-317 (2018).
  9. Jack, D. W., et al. Ghana randomized air pollution and health study (GRAPHS): study protocol for a randomized controlled trial. Trials. 16 (1), 420 (2015).
  10. Liang, L., et al. Assessment of personal exposure to particulate air pollution: The first result of City Health Outlook (CHO) project. BMC Public Health. 19 (1), 711 (2019).
  11. Chowdhury, S., et al. Indian annual ambient air quality standard is achievable by completely mitigating emissions from household sources. Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (22), 10711-10716 (2019).
  12. Checkley, W., et al. Effects of a household air pollution intervention with liquefied petroleum gas on cardiopulmonary outcomes in Peru. A randomized controlled trial. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 203 (11), 1386-1397 (2021).
  13. Ranzani, O. T., et al. Association between ambient and household air pollution with carotid intima-media thickness in peri-urban South India: CHAI-Project. International Journal of Epidemiology. 49 (1), 69-79 (2020).
  14. Ranzani, O. T., et al. Personal exposure to particulate air pollution and vascular damage in peri-urban South India. Environment International. 139, 105734 (2020).
  15. Balakrishnan, K., et al. Establishing integrated rural-urban cohorts to assess air pollution-related health effects in pregnant women, children and adults in Southern India: an overview of objectives, design and methods in the Tamil Nadu Air Pollution and Health Effects (TAPHE) study. BMJ Open. 5 (6), 008090 (2015).
  16. Shupler, M., et al. Multinational prediction of household and personal exposure to fine particulate matter (PM2.5) in the PURE cohort study. Environment International. 159, 107021 (2022).
  17. Smith, K. R. Effect of reduction in household air pollution on childhood pneumonia in Guatemala (RESPIRE): A randomised controlled trial. The Lancet. 378 (9804), 1717-1726 (2011).
  18. Pillarisetti, A., et al. Patterns of stove usage after introduction of an advanced cookstove: The long-term application of household sensors. Environmental Science and Technology. 48 (24), 14525-14533 (2014).
  19. Johnson, M. A., et al. Air pollutant exposure and stove use assessment methods for the household air pollution intervention network (HAPIN) trial. Environmental Health Perspectives. 128 (4), 047009 (2020).
  20. Barr, D. B., Wang, R. Y., Needham, L. L. Biologic monitoring of exposure to environmental chemicals throughout the life stages: requirements and issues for consideration for the National Children's Study. Environmental Health Perspectives. 113 (8), 1083-1091 (2005).
  21. Puttaswamy, N., et al. Cross-validation of biomonitoring methods for polycyclic aromatic hydrocarbon metabolites in human urine: Results from the formative phase of the household air pollution intervention network (HAPIN) trial in India. Journal of Chromatography B. 1154, 122284 (2020).
  22. Barr, D. B., et al. Urinary creatinine concentrations in the U.S. population: implications for urinary biologic monitoring measurements. Environmental Health Perspectives. 113 (2), 192-200 (2005).
  23. McDade, T. W., Williams, S., Snodgrass, J. J. What a drop can do: dried blood spots as a minimally invasive method for integrating biomarkers into population-based research. Demography. 44 (4), 899-925 (2007).
  24. Sambandam, S., et al. Exposure contrasts associated with a liquefied petroleum gas (LPG) intervention at potential field sites for the multi-country household air pollution intervention network (HAPIN) trial in India: Results from pilot phase activities in rural Tamil Nadu. BMC Public Health. 20 (1), 1799 (2020).
  25. Clark, S. N., et al. High-resolution spatiotemporal measurement of air and environmental noise pollution in Sub-Saharan African cities: Pathways to equitable health cities study protocol for Accra, Ghana. BMJ Open. 10 (8), 035798 (2020).
  26. Clasen, T., et al. Design and rationale of the HAPIN study: A multicountry randomized controlled trial to assess the effect of liquefied petroleum gas stove and continuous fuel distribution. Environmental Health Perspectives. 128 (4), 47008 (2020).
  27. Liao, J., et al. LPG stove and fuel intervention among pregnant women reduce fine particle air pollution exposures in three countries: Pilot results from the HAPIN trial. Environmental Pollution (Barking). 291, 118198 (2021).
  28. Wilson, D. L., Williams, K. N., Pillarisetti, A. An integrated sensor data logging, survey, and analytics platform for field research and its application in HAPIN, a multi-center household energy intervention trial. Sustainability. 12 (5), 1805 (2020).
  29. Rooney, B., et al. Impacts of household sources on air pollution at village and regional scales in India. Atmospheric Chemistry and Physics. 19 (11), 7719-7742 (2019).
  30. Review of the National Ambient Air Quality Standards for Particulate Matter. Environmental Protection Agency. , Available from: https://www.epa.gov (2020).
  31. Barr, D. B., et al. Design and rationale of the biomarker center of the household air pollution intervention network (HAPIN) trial. Environmental Health Perspectives. 128 (4), 47010 (2020).
  32. Cross Sectional Assessment Study Appendix D, biologic sample collection and analysis plans. CDC/NCEH. , Available from: https://www.cdc.gov/inceh/clusters/fallon/6_ApdxD_Biomethods.pdf (2022).
  33. Practical guidance on capillary sampling (finger and heel-prick). World Health Organization. , Available from: https://cdn.who.int/media/docs/default-source/integrated-health-sevices-(his)/injction-safety/job-aids/5card_capillary_web.pdf?sfvrsn=78f3be94_5 (2010).
  34. WHO guidelines on drawing blood: best practices in phlebotomy. World Health Organization. , Available from: https://apps.who.int/iris/handle/10665/44294 (2010).
  35. Johnson, M., et al. Exposure contrasts of pregnant women during the household air pollution intervention network randomized controlled trial. Environmental Health Perspectives. 130 (9), 097005 (2022).
  36. Piedrahita, R., et al. Exposures to carbon monoxide in a cookstove intervention in northern Ghana. Atmosphere. 10 (7), 402 (2019).
  37. Balakrishnan, K., Cohen, A., Smith, K. R. Addressing the burden of disease attributable to air pollution in india: the need to integrate across household and ambient air pollution exposures. Environmental Health Perspectives. 122 (1), 6-7 (2014).
  38. CPCB. Air quality monitoring, emission inventory and source apportionment study for Indian cities. Central Pollution Control Board. , Available from: https://www.epa.gov (2011).
  39. Stove, C. P., Ingels, A. -S. M. E., De Kesel, P. M. M., Lambert, W. E. Dried blood spots in toxicology: from the cradle to the grave. Critical Reviews in Toxicology. 42 (3), 230-243 (2012).
  40. Grüner, N., Stambouli, O., Ross, R. S. Dried blood spots - preparing and processing for use in immunoassays and in molecular techniques. Journal of Visualized Experiments. (97), e52619 (2015).
  41. Ostler, M. W., Porter, J. H., Buxton, O. M. Dried blood spot collection of health biomarkers to maximize participation in population studies. Journal of Visualized Experiments. (83), e50973 (2014).
  42. Shan, M., et al. A feasibility study of the association of exposure to biomass smoke with vascular function, inflammation, and cellular aging. Environmental Research. 135, 165-172 (2014).

Tags

Rétraction numéro 190 essai contrôlé randomisé pollution de l’air domestique PM2,5 CO utilisation du poêle échantillon biologique exposition personnelle protocoles visuels
Visualisation des procédures de collecte de données sur le terrain des évaluations de l’exposition et des biomarqueurs pour l’essai du réseau d’intervention sur la pollution atmosphérique domestique en Inde
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rajamani, K. D., Sambandam, S.,… More

Rajamani, K. D., Sambandam, S., Mukhopadhyay, K., Puttaswamy, N., Thangavel, G., Natesan, D., Ramasamy, R., Sendhil, S., Natarajan, A., Aravindalochan, V., Pillarisetti, A., Johnson, M., Rosenthal, J., Steenland, K., Piedhrahita, R., Peel, J., Clark, M. L., Boyd Barr, D., Rajkumar, S., Young, B., Jabbarzadeh, S., Rosa, G., Kirby, M., Underhill, L. J., Diaz-Artiga, A., Lovvorn, A., Checkley, W., Clasen, T., Balakrishnan, K. Visualizing Field Data Collection Procedures of Exposure and Biomarker Assessments for the Household Air Pollution Intervention Network Trial in India. J. Vis. Exp. (190), e64144, doi:10.3791/64144 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter